| 研究領域 | 機能元素のナノ材料科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
19053005
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
田中 功 京都大学, 工学研究科, 教授 (70183861)
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| 研究分担者 |
寺嶋 孝仁 京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (40252506)
大谷 博司 九州工業大学, 工学部, 教授 (70176923)
松永 克志 京都大学, 工学研究科, 准教授 (20334310)
吉矢 真人 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00399601)
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| キーワード | 第一原理計算 / 統計熱力学 / 自由エネルギー / 表面・界面 / 状態図 |
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| 研究概要 |
先端材料が持つ特異な機能の多くは、材料に内在する機能元素が起源となっている。よって機能元素を如何に巧みに制御するかが新材料開発のポイントであり、そのための材料設計技術の確立が望まれる。本研究では、最先端の第一原理熱力学計算法を駆使し、現実の材料系における機能元素の局所環境や電子構造を、与えられた温度、圧力、化学ポテンシャルの下で高精度に計算し設計する技術の開発を目指した。第一原理熱力学計算法とは、第一原理に基づいて自由エネルギーの温度依存性を求めるものである。このシナリオを実現するため、効率的かつ高速な計算アルゴリズムを確立するとともに、検証実験からのフィードバックを取り入れた。
本年度は、第一原理熱力学計算の現実系への展開を中心に、機能元素のスタティクス・ダイナミクス予測技術の開発を進めた。具体的には、機能元素、表面、界面それぞれについて開発した第一原理熱力学計算技術を統合し、共通試料中の格子不整合領域における機能元素について静的・動的シミュレーションを行う手法を検討した。これにより機能元素の分布プロファイルや局所原子・電子構造を温度および圧力の関数として決定でき、機能元素に由来した物性の理論予測を行うことが可能となった。また、計算結果の検証のためのX線吸収分光実験や局所領域電子分光実験から、機能元素の局所原子・電子構造の情報を的確に抽出するため、分光スペクトルの理論計算技術を確立した。
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